Ride was een van de vijf bemanningsleden aan boord van de spaceshuttle Challenger STS-7. Op 18 juni 1983 werd ze de eerste Amerikaanse vrouw in de ruimte en de jongste Amerikaanse in de ruimte. De missie duurde een week om te voltooien. Voor haar lancering werd Dr. Ride verschillende keren geïnterviewd over haar voorbereiding om de ruimte in te gaan. Naast vragen over haar training, werden haar ook vragen gesteld over hoe de ruimte haar vermogen om zich voort te planten zou beïnvloeden en wat voor soort make-up ze op de missie zou aannemen. Ze behandelde de vragen met gratie en zei later: “Het is jammer dat dit zon groot probleem is. Het is jammer dat onze samenleving niet verder is.”
Tijdens de missie was Ride de boordwerktuigkundige. Ze lanceerde twee communicatiesatellieten en bediende de mechanische arm van de shuttle, en voerde experimenten uit. Tijdens een interview in 2008 herinnerde Ride zich: “Op de dag van de lancering was er zoveel veel opwinding en er gebeurde zoveel om ons heen in bemanningsverblijven, zelfs op weg naar het lanceerplatform, ik dacht er toen niet zo veel over na – maar ik begon te beseffen hoe een eer het was om geselecteerd te worden de eerste die de kans kreeg om de ruimte in te gaan. “
Op 5 oktober 1984 ging Ride op een andere shuttle-missie – de STS-41G. Ze bracht acht dagen door met het uitvoeren van wetenschappelijke observaties van de aarde. werkte aan tanktechnieken voor shuttles. Na haar tweede missie werkte Ride aan het onderzoek naar het Challenger-ongeval in 1986. Na het onderzoek nam ze de rol op zich van speciale assistent van de NASA-beheerder voor strategische en lange-afstandsplanning.
Ride diende als directeur van het California Space Science Insti tute, een onderzoeksinstituut van de University of California. Ze werkte ook als natuurkundige en hoogleraar natuurkunde aan de University of California, San Diego. Ride was een lid van de Presidents Committee of Advisors on Science and Technology en was lid van de Adviesraad van het National Womens History Museum.
Ze stierf op 23 juli 2012 na een strijd van 17 maanden tegen alvleesklierkanker. Ze was 61. Tijdens haar leven hield Ride haar privéleven privé. Ze trouwde in 1982 met collega-astronaut Steve Hawley, maar ze scheidden in 1987.Na haar overlijden begon Tam OShaughnessy over hun 27-jarige relatie. Ze ontmoetten elkaar als kinderen tijdens tenniswedstrijden, bleven goede vrienden en de vriendschap bloeide op tot liefde. Ride en O’Shaughnessy waren openhartig over hun relatie als partners en als zakenpartners, vooral tegen het einde van Rides leven. Ride is niet alleen de eerste Amerikaanse vrouw in de ruimte, ze is ook de eerste erkende homo-astronaut. In 2013 eerde president Obama Ride postuum met een Presidential Medal of Freedom, en O’Shaughnessy nam de onderscheiding in ontvangst.
Dr. Sally Ride was gepassioneerd door het verbeteren van wetenschappelijk onderwijs en het helpen van jonge vrouwen en meisjes om interesse in wetenschap te kweken. Een van haar inspanningen was Imaginary Lines, dat meisjes ondersteunt die geïnteresseerd zijn in wiskunde, wetenschap en technologie. Ze schreef ook zeven kinderboeken met themas voor verkenning van de ruimte. Zij en OShaughnessy hebben Sally Ride Science opgericht, een non-profitorganisatie die kinderen met alle achtergronden aanmoedigt om interesse te tonen in wetenschap, technologie, techniek en wiskunde (STEM.) Zelfs na haar dood inspireert de nalatenschap van Sally Ride mensen om naar de sterren te reiken .